55
2DNMR Techniques for the Research Organic Chemist Andy Thomas Group Presenta@on 103012

Andy’Thomas’ Group’Presentaon’’ 103012€¦ · Andy’Thomas’ Group’Presentaon’’ 103012. ... High%Resolu,on.NMRTechniques.in.OrganicChemistry,’Timothy’D.W.’Claridge,’Elsevier’Science’Ltd

Embed Size (px)

Citation preview

2D-­‐NMR  Techniques  for  the  Research  Organic  Chemist  

Andy  Thomas  

Group  Presenta@on    

10-­‐30-­‐12  

Outline  

•  Brief  History  of  NMR  (with  some  general  theory)                

•  Homonuclear  Correla@ons:  (1H-­‐1H  or  13C-­‐13C  etc…)  

•  Heteronuclear  Correla@ons:  (1H-­‐13C  or  1H-­‐19F  etc…)                                                                      •  Nuclear  Overhauser:  through  space  interac@ons  

•  Exchange  Correla@ons:  equilibrium  

               

1.   Through-­‐Bond  interac3ons  

2.  Through-­‐Space  interac3ons  

   3.  Chemical  Exchange  

Key  developments  

3  Nobel  prizes  in  physics,  2  Nobel  prizes  in  chemistry  and  1  Nobel  prize  in  medicine  (6  total)  

•  1950s-­‐Coupling  constants  used  as  structural  tools  

•  1960s-­‐Signal  averaging  used  to  improve  sensi@vity  

•  1970s-­‐Computer  controlled  instrumenta@on  

•  1980s-­‐2D  NMR  was  developed  

•  1990s-­‐Pulse  field  gradients  used  

•  2000s-­‐Flow  NMR,  high  sensi@vity  probes  

High-­‐Resolu,on  NMR  Techniques  in  Organic  Chemistry,  Timothy  D.W.  Claridge,  Elsevier  Science  Ltd,  UK,  1999;  Chapter  1  

Physics  Prize  1952  for  the  development  of  new  methods    of  nuclear  magne@c  precision  (NMR)  

Felix  Boch  Stanford    1905-­‐1983  

Edward  M.  Purcell  Harvard    1912-­‐1997  

Richard  R.  Ernst  Physics  Prize  1991  

for  the  development  of  new  high  resolu@on    methods  of  nuclear  magne@c  precision  (NMR)  

2002  Chemistry  Prize  

determina@on  of  proteins  

Prize  in  Medicine  2003  for  the  discovery  of  MRI  

Paul  C.  Lauterbur    

Peter  Mansfield  

The  beginning  of  NMR  (First  Spectrum  1951)  

Spectrum  of  Ethanol  at  30  MHz  

Arnold,  J.T.  Dharmab,  S.S.,  Packard,  M.E.,  J.  Chem.  Phys.  1951,  19,  507    

High  Resolu@on    

Outline  

•  Brief  History  of  NMR  (with  some  general  theory)                

•  Homonuclear  Correla3ons:  (1H-­‐1H  or  13C-­‐13C  etc…)  

•  Heteronuclear  Correla3ons:  (1H-­‐13C  or  1H-­‐19F  etc…)                                                                      •  Nuclear  Overhauser:  through  space  interac@ons  

•  Exchange  Correla@ons:  equilibrium  

               

1.   Through-­‐Bond  interac3ons  

2.  Through-­‐Space  interac3ons  

   3.  Chemical  Exchange  

Homonuclear  Correla@ons  (main  techniques)  

COSY:  COrrela@on  SpectroscopY  TOCSY:  TOtal  Correla@on  SpectroscopY  1D  selec@ve  TOCSY    INADEQUATE:  (C−C  correla@ons)  

1H-­‐1H,  19F-­‐19F  etc.  

13C-­‐13C        

•  COSY-­‐90-­‐Correla@ng  coupled  homonuclear  spins.    (2-­‐3  bonds)  

•  DQF-­‐COSY-­‐Correla@ng  coupled  homonuclear  spins.  Coupling  Constant                informa@on  can  be  obtained.  (2-­‐3  bonds)    •  TOCSY-­‐  Correlates  Spin  systems  

High-­‐Resolu,on  NMR  Techniques  in  Organic  Chemistry,  Timothy  D.W.  Claridge,  Elsevier  Science  Ltd,  UK,  1999;  Chapter  5  

Introducing  Two-­‐Dimensional  Methods  

•  Exp.  consist  of  RF  pulses  with  delay  periods.  •  The  dimensions  refer  to  two  frequency  dimensions.  (normally)  

Typical  Pulse  sequence  

90°   90°  t2  

t1  

p1   p2  

p1  =  prepara@on  p2  =  mixing  period  t1  =  @me  between  pulse  t2  =  detec@on  period  

High-­‐Resolu,on  NMR  Techniques  in  Organic  Chemistry,  Timothy  D.W.  Claridge,  Elsevier  Science  Ltd,  UK,  1999;  Chapter  5  

�����������������������������������������

��

��

���

���

����

����

����

����

����

���

����

����

����

����

����

���

����

Is  COSY  Necessary?  (quinine)    

Can  we  use  homonuclear  decoupling?  Very  difficult  in  this  case:  

 Overlapping  peaks    Also  @me  consuming  

�������������������������������������������������������������

��

��

���

����

����

���

���

���

•  Complex  mul@plets    •  Similar  J  values  

N

PN M

I H

F

RKS

UO

Q

N

OMe

OHG

LT

ED

B

AC

A   B   C  D  

E   F   G   H  I  

J  

KLM   NO  

P  

Q  RS  

TU  

Spectrum  from  Ian  Fleming  

�����������������������������������������

��

���

���

���

���

���

���

���

���

���

���

���

��

��

��

��

���

��

���

N

PN M

I H

F

RKS

UO

Q

N

OMe

OHG

LT

ED

B

AC

A  

C  

A  

COSY  of  quinine     Spectrum  from  Ian  Fleming  

��������������������������������������������������������������������������

��

���

���

���

��

���

���

���

���

��

���

���

���

���

��

���

N

PN M

I H

F

RKS

UO

Q

N

OMe

OHG

LT

ED

B

AC

K   LM   NO  P  

Q   RS   TU  

The  most  useful  2D  technique  for  structure    determina@on  

Spectrum  from  Ian  Fleming  

������������������������������������������������������

��

��

A  

B  

CHCl3  

C  D  

E  F   G   H   I  

MeA  

P   U  

MeB   MeC  MeD,E  

MeF  

V  X   Y  

MeG  MeH  

MeI  MeJ  

TMS  

Rifampicin  (data  from  Ian  Fleming)  

OH

N NNMeB

NH

O MeD

MeH

OH

MeGHO

MeIAcO

O

OOMeFO

MeJMeAOOHOH

MeC

DF

J

G

PW

X

VU

E BRC

������������������������������������������������������

����

���

���

���

���

���

���

���

���

���

���

���

���

��

��

��

��

� ������

Rifampicin  (data  from  Ian  Fleming)  

OH

N NNMeB

NH

O MeD

MeH

OH

MeGHO

MeIAcO

O

OOMeFO

MeJMeAOOHOH

MeC

DF

J

G

PW

X

VU

E BRC

���������������������������������������������������������������

��

��

���

���

���

���

���

���

���

���

�������

Rifampicin  (data  from  Ian  Fleming)  

B   E  

u  

OH

N NNMeB

NH

O MeD

MeH

OH

MeGHO

MeIAcO

O

OOMeFO

MeJMeAOOHOH

MeC

DF

J

G

PW

X

VU

E BRC

Large  Large  

Large  

medium  

small  

small  

J  

J  

F  

D  

D  C  

Homonuclear  Correla@ons  (main  techniques)  

COSY:  COrrela@on  SpectroscopY  TOCSY:  TOtal  Correla@on  SpectroscopY  1D  selec@ve  TOCSY    INADEQUATE:  (C−C  correla@ons)  

1H-­‐1H,  31P-­‐31P  etc.  

•  COSY-­‐90-­‐Correla@ng  coupled  homonuclear  spins.    (2-­‐3  bonds)  

•  DQF-­‐COSY-­‐Correla@ng  coupled  homonuclear  spins.  Coupling  Constant                informa@on  can  be  obtained.  (2-­‐3  bonds)    •  TOCSY-­‐  Correlates  Spin  systems  

High-­‐Resolu,on  NMR  Techniques  in  Organic  Chemistry,  Timothy  D.W.  Claridge,  Elsevier  Science  Ltd,  UK,  1999;  Chapter  5  

����������������������������������������������������������������

N

PN M

I H

F

RKS

UO

Q

N

OMe

OHG

LT

ED

B

AC

1D  TOCSY  

A  

B  C  

D  E  

F   G  H  I  

KLM  NO  

P  Q  RS  

TU  

When  should  we  use  TOCSY?  Spectrum  from  Ian  Fleming  

������������������������������������������������

����

����

���

���

���

���

���

���

���

���

���

���

���

���

��

��

���

��� ����

OH

N NNMeB

NH

O MeD

MeH

OH

MeGHO

MeIAcO

O

OOMeFO

MeJMeAOOHOH

MeC

DF

J

G

PW

X

V U E BU C

Rifampicin  (data  from  Ian  Fleming)  

����������������������������������������

��

���

���

���

���

���

���

��

��

���

���

���

���

���

���

��

������

OH

N NNMeB

NH

O MeD

MeH

OH

MeGHO

MeIAcO

O

OOMeFO

MeJMeAOOHOH

MeC

DF

J

G

PW

X

V U E BU C

B  

B  C  

D  

E  

Rifampicin  (data  from  Ian  Fleming)  

Outline  

•  Brief  History  of  NMR  (The  2nd  dimension  explained)                

•  Homonuclear  Correla@ons:  (1H-­‐1H  or  13C-­‐13C  etc…)  

•  Heteronuclear  Correla3ons:  (1H-­‐13C  or  1H-­‐19F  etc…)                                                                      •  Exchange  Correla@ons:  equilibrium  

•  Nuclear  Overhauser:  through  space  interac@ons                

1.   Through-­‐Bond  interac3ons  

2.  Chemical  Exchange  

3.  Through-­‐Space  interac3ons  

HMQC:  Heteronuclear  Mul@ple-­‐Quantum  Correla@on  HSQC:  Heteronuclear  Single-­‐Quantum  Correla@on      HMBC:  Heteronuclear  Mul@ple-­‐Bond  Correla@on    HETCOR:  HETeronuclear  CORrela@on  spectroscopy  

Heteronuclear  Correla@ons  (main  techniques)  

•  HMQC-­‐Correla@ng  coupled  heteronuclear  spins.  (used  to  iden@fy  directly  connected  nuclei)  

•  HSQC-­‐Same  as  HMQC  except  resolu@on  is  bemer  (takes  longer)  

•  HMBC-­‐Correlates  coupled  spins  across  mul@ple  bonds  

•  HETCOR-­‐Same  as  HMQC  except  is  detected  through  low  field  channel.  

High-­‐Resolu,on  NMR  Techniques  in  Organic  Chemistry,  Timothy  D.W.  Claridge,  Elsevier  Science  Ltd,  UK,  1999;  Chapter  5  

HETCOR  vs.  HMQC  

180°   90°  t2  

13C:  

Δt1  

90°   90°  

1/2J   1/3J  Decoupler  on  

δ1   δ2  1H:  

HETCOR:  (13C−1H  COSY)    •  collected  in  13C  Channel  

•  increase  resolu@on  in  13C  

•  CH3Br  the  carbon  is  split  

•  (been  replaced  by  HMQC)          

90°   90°  

t2  

13C:  Δt1  

90°   180°  

1/2J   1/2J  

Decoupler  on  

1H:  

acquire  

acquire  

HMQC:  (1H−13C  COSY)    •  collected  in  1H  Channel  

•  increase  resolu@on  in  1H  

•  CH3CH2Br  (1H−1H  coupling)  

•  Usually  experiment  of  choice  (Time)  

   

HETCOR  vs.  HMQC  

�����������������������������������������

��

��

���

��

���

��

���

���

���

���

���

���

�����

ONN

Ph

Ph Me

Me

H

H

���������������������������������������

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

���

SPh

O

O

CH3

Spectra  from  Tim  and  Alex  

HMQC  vs.  HSQC  

������������������������������������������

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

���

HMQC:  Resolu@on  not  as  good  (@me  is  less)    HSQC:    Phase  sensi@ve  CH,  CH3  vs.  CH2  

���������������������������������������

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

���

SPh

O

O

CH3

Spectra  from  Alex  

Hybrid  Experiments  (HSQC-­‐TOCSY)?  Some@mes  spectra  are  to  crowded  to  analyze  By  adding  TOCSY  sequence  aqer  (HSQC)  we  can  combine  the  experiments.  

90°   90°  

t2  

13C:  Δt1  

90°   180°  

1/2J   1/2J  

Decoupler  on  

acquire   TOCSY  

High-­‐Resolu,on  NMR  Techniques  in  Organic  Chemistry,  Timothy  D.W.  Claridge,  Elsevier  Science  Ltd,  UK,  1999;  Chapter  5  

HSQC-­‐TOCSY  

High-­‐Resolu,on  NMR  Techniques  in  Organic  Chemistry,  Timothy  D.W.  Claridge,  Elsevier  Science  Ltd,  UK,  1999;  Chapter  6  

Can  we  Study  mechanism  with  these  methods?  Tradi@onal  2D  experiments  take  on  average  7-­‐45  min  and  up  to  hrs!!!  (needs  to  be  ultrafast)    How  can  we  monitor  reac@ons  in  the  NMR  by  HSQC,  HMBC  or  TOCSY?      

Int.  Involved  in  reac@on  iden@fied  by  (UF)  TOCSY  and  HSQC  

Group  Problem  

H  

Herra,  A.,  Fernandez-­‐Valle,  Mar@nez-­‐Alvarez,  Molero,  D.,  Pardo,  Z.,  Saez,  E.,  Gal,  M.,  Angew.  Chem.  2009,  48,  6274  

Can  we  Study  mechanism  with  these  methods?  Tradi@onal  2D  experiments  take  on  average  7-­‐45  min  and  up  to  hrs!!!  (needs  to  be  ultrafast)    How  can  we  monitor  reac@ons  in  the  NMR  by  HSQC,  HMBC  or  TOCSY?      

Int.  Involved  in  reac@on  iden@fied  by  UF  TOCSY  

Group  Problem  

H  

Herra,  A.,  Fernandez-­‐Valle,  Mar@nez-­‐Alvarez,  Molero,  D.,  Pardo,  Z.,  Saez,  E.,  Gal,  M.,  Angew.  Chem.  2009,  48,  6274  

Proposed  Mechanism  

Herra,  A.,  Fernandez-­‐Valle,  Mar@nez-­‐Alvarez,  Molero,  D.,  Pardo,  Z.,  Saez,  E.,  Gal,  M.,  Angew.  Chem.  2009,  48,  6274  

UF  TOCSY  

Herra,  A.,  Fernandez-­‐Valle,  Mar@nez-­‐Alvarez,  Molero,  D.,  Pardo,  Z.,  Saez,  E.,  Gal,  M.,  Angew.  Chem.  2009,  48,  6274  

UF  TOCSY  

Herra,  A.,  Fernandez-­‐Valle,  Mar@nez-­‐Alvarez,  Molero,  D.,  Pardo,  Z.,  Saez,  E.,  Gal,  M.,  Angew.  Chem.  2009,  48,  6274  

Data  from  study  

Herra,  A.,  Fernandez-­‐Valle,  Mar@nez-­‐Alvarez,  Molero,  D.,  Pardo,  Z.,  Saez,  E.,  Gal,  M.,  Angew.  Chem.  2009,  48,  6274  

Outline  

•  Brief  History  of  NMR  (with  some  general  theory)                

•  Homonuclear  Correla@ons:  (1H-­‐1H  or  13C-­‐13C  etc…)  

•  Heteronuclear  Correla@ons:  (1H-­‐13C  or  1H-­‐19F  etc…)                                                                      •  Nuclear  Overhauser:  through  space  interac3ons  

•  Exchange  Correla3ons:  equilibrium  

               

1.   Through-­‐Bond  interac3ons  

2.  Through-­‐Space  interac3ons  

   3.  Chemical  Exchange  

NOESY:  Nuclear  Overhauser  Effect    

Where  does  NOE  come  from?    (originate  from  dipolar  coupling)    

No  coupling  observed  in  solu@on  due  to  rapid    molecular  movement  

•  NOESY-­‐Detects  through  space  interac@ons  •  EXSY-­‐Same  as  NOESY  experiment  except  chemical  exchange  is  

observed  •  ROESY-­‐Is  used  to  dis@nguish  exchange  from  NOE  

High-­‐Resolu,on  NMR  Techniques  in  Organic  Chemistry,  Timothy  D.W.  Claridge,  Elsevier  Science  Ltd,  UK,  1999;  Chapter  8  

Where  does  the  NOE    come  from?  

Boltzmann  distribu@on    of  spin  states    

High-­‐Resolu,on  NMR  Techniques  in  Organic  Chemistry,  Timothy  D.W.  Claridge,  Elsevier  Science  Ltd,  UK,  1999;  Chapter  8  

NOE:  Nuclear  Overhauser  Effect    When  a  proton  is  saturated  or  inverted,  spa@ally-­‐close  protons  may  experience  an  intensity  enhancement  which  is  termed  Nuclear  Overhauser  Effect.      

Small  molecules  NOE  can  be  observed  from  about  4  angstroms  apart  Large  molecules  NOE  can  be  observed  from  about  5  angstroms  apart  

Molecular  Weight  and  Maximum  NOE  Maximum  NOE  depends  on  the  molecular  correla@on  @me  which    (inverse  rate  of  molecular  tumbling)  depends  on  the  molecular  weight  and  solvent  viscosity.       1D  vs  2D  experiments  

Time                                                                            ≅  (30  min)  good                                                                        ≅  1.5  hr  (good)  Informa@on                                                    irradiate  one  proton                                                    all  interac@ons  observed  Spectra  Crowding                                <30  Hz  apart  is  problem                                      no  problem    

2D  1D  

Parameters  needed  for  2D  NOESY:  1.  Tune  at  desired  temp.  (Important!!)  2.  PW  90°    3.  Find  T1  4.  Select  mixing  @me  (MOST  Important)  

small  molecules  0.5−1  sec  medium  molecules  0.1−0.5  sec  large  molecules  0.05−0.3  sec  

Normally  one  is  only  interested  in  interac@ons.      If  one  is  interested  in  measuring  bond  distances  mixing  @me  is  varied  from  experiment  

Suggested  Mixing  @me  

Applica3ons  

Rela@ve  configura@on  of  compounds  can  measure  bond  distances  

N

PN M

I H

F

RKS

UO

Q

N

OMe

OHG

LT

ED

B

AC

Bums,  C.,  Jones,  C.,  Harvey,  J.,  Chem.  Comm.  2011,  47,  -­‐1193    

Applica3ons  

Rela@ve  configura@on  of  compounds  can  measure  bond  distances    Can  iden@fy  conforma@ons  in  solu@on  (also  typically  need  calcula@on  to  help  support)  

Bums,  C.,  Jones,  C.,  Harvey,  J.,  Chem.  Comm.  2011,  47,  -­‐1193    

EXSY:  EXchange  SpectroscopY  and  NOE  and  ROE  2D  

•  Experiment  is  homonuclear  •  pulse  sequence  is  equivalent  to  NOESY  •  Integra@on  of  cross  peaks  is  related  to  the  equilibrium  constant  •  When  finding  equilibrium  constants  mul@ple  experiments  are  performed  varying  mixing  @me  •  Technique  has  gained  in  popularity  over  the  past  few  years  in  rate  studies  

If  it  is  the  same  how  do  we  dis3nguish  between  chemical  exchange  and  NOE?    •  You  know  you  have  interconver@ng  species  (EXSY)  •  USE  ROESY  experiment        

2D  ROESY  also  (called  CAMEL  SPIN)  the  spinlock  causes  the  spins  to  always  be  posi@ve  unlike  in  the  NOE  experiment.    This  is  used  to  dis3nguish  NOE  from  exchange.          

CAMEL  SPIN:  Cross-­‐relaxa@on  Appropriate  for  Minimolecules  Emulated  by  Lock  SPINs  

Problem!  TOCSY  cross  peaks  can  be  observed  

NOE  NOE  

ROE  

exchange  

ROESY  

NOESY  or  EXSY  

Exchange  or  TOCSY  

Exchange  

EXSY,  NOESY  and  ROESY  

Chemical  Exchange  (examples)  

H3C

O

NCH3

CH3H3C

O

NCH3

CH3A

AB

B

O

CuCH3

CH3

B

A

No free rotation

O

B

ACH3

CuCH3

O

CuCH3

CH3 B

A

No free rotation

Hindered  rota3on  about  a  bond  

Equilibrium    

Rate  of  exchange  can  be  measured  by  spin  popula3on  inversion  

What  types  of  experiments  can  be  done?    1D−SPI:  Spin  Popula@on  Inversion    2D−Exsy  Exchange  Spectroscopy        

Good  for  simple  cases  

SPI:  Spin  Popula@on  Inversion  

H3C

O

NCH3

CH3 A

B

H3C

O

NCH3

CH3H3C

O

NCH3

CH3A

AB

B

What  does  this  experiment  accomplish?  

One  can  measure  rate  of  exchange  and  can  calculate  ac@va@on  barriers  (ΔH  and  ΔS)  

What  informa3on  does  one  Need?  

Need  to  obtain  Pw  90  and  T1  values  at  the  desired  temperature  

How  is  the  experiment  conducted?  

Probe  tune  

Jarek,  R.L.,  Flesher,  R.J.,  Shin,  S.K.,  J.  Chem.  Educa,on.  1997,  vol.  74,  978  

SPI:  Spin  Popula@on  Inversion  

H3C

O

NCH3

CH3 A

B

H3C

O

NCH3

CH3H3C

O

NCH3

CH3A

AB

B

Jarek,  R.L.,  Flesher,  R.J.,  Shin,  S.K.,  J.  Chem.  Educa,on.  1997,  vol.  74,  978  

SPI:  Spin  Popula@on  Inversion  

H3C

O

NCH3

CH3 A

B

H3C

O

NCH3

CH3H3C

O

NCH3

CH3A

AB

B

•  [A]  and  [A*]  lower  and  upper  spin  state  (same  for  B)  •  T1A  and  T1B  are  spin  labce  reac@on  @mes  •  MA  =  [A]−[A*]  is  the  net  magne@za@on  •  k  is  the  mutual-­‐site  exchange  site  rate  constant  

Jarek,  R.L.,  Flesher,  R.J.,  Shin,  S.K.,  J.  Chem.  Educa,on.  1997,  vol.  74,  978  

SPI:  Spin  Popula@on  Inversion  

H3C

O

NCH3

CH3H3C

O

NCH3

CH3A

AB

B

Jarek,  R.L.,  Flesher,  R.J.,  Shin,  S.K.,  J.  Chem.  Educa,on.  1997,  vol.  74,  978  

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20 25 30 35

Inte

rgra

tion

Time (s)

SPI:  Spin  Popula@on  Inversion  

10  °C  Integra@on  values  with  @me    

1.  Measure  90°  Pulse  at  10  °C  2.  Measure  T1  for  MeA  and  MeB  3.  Invert  the  spin  of  MeB  4.  Repeat  at  different  Temp  

T1=  4.28  @  10  °C  T1=  4.66  @  10  °C  

Use  this  to  calculate  k  

MA (τ ) =M0,A 1−100+ X200

"

#$

%

&'(1− e−2kτ )e−τ T1

()*

+,-

Use  this  to  calculate  ac@va@on  energy  

lnA = ΔSR

"

#$

%

&'+ ln

ekBTh

"

#$

%

&'

Jarek,  R.L.,  Flesher,  R.J.,  Shin,  S.K.,  J.  Chem.  Educa,on.  1997,  vol.  74,  978  

SPI:  Spin  Popula@on  Inversion  

T1=  4.28  @  10  °C  T1=  4.66  @  10  °C  

lnA = ΔSR

"

#$

%

&'+ ln

ekBTh

"

#$

%

&'

Use  this  to  calculate  ac@va@on  energy  

k = Ae −Ea RT

                     Key  Points  1.  Simple  technique  2.  Exchange  is  on  NMR  @me  scale  3.  How  can  this  be  used  to  study  mechanism?                (equilibrium  constants,  interconver@ng  species)    

Plot  of  ln(k/t)  vs  1000/T(K)  

Jarek,  R.L.,  Flesher,  R.J.,  Shin,  S.K.,  J.  Chem.  Educa,on.  1997,  vol.  74,  978  

Donna  Blackmond  Chemistry  

Bures,  J.,  Armstrong,  A.,  Blackmond,  D.,  JACS,  2012,  134,  6741  

NOESY(EXSY)  from  Blackmond  Work    

Bures,  J.,  Armstrong,  A.,  Blackmond,  D.,  JACS,  2012,  134,  6741  

EXSY  experiment  (and  different  temp)  

Bures,  J.,  Armstrong,  A.,  Blackmond,  D.,  JACS,  2012,  134,  6741  

k1=2.0 M-1s-1, k-1=0.085s-1; k2=0.49 s-1, k-2=28 M-1s-1; k3=k-3=0

EXSY  Impact  on  kine3cs  

Bertz,  Carlin,  Deadwyler,  Murphy,  Ogle  and  Seagle      J.  Am.  Chem.  Soc.  (2002),  124(46),    13650-­‐1.    

Bertz,  Carlin,  Deadwyler,  Murphy,  Ogle  and  Seagle      J.  Am.  Chem.  Soc.  (2002),  124(46),    13650-­‐1.    

 

Proposed  Structure  

Bertz,  Carlin,  Deadwyler,  Murphy,  Ogle  and  Seagle      J.  Am.  Chem.  Soc.  (2002),  124(46),    13650-­‐1.    

EXSY  experiment  

Bertz,  Carlin,  Deadwyler,  Murphy,  Ogle  and  Seagle      J.  Am.  Chem.  Soc.  (2002),  124(46),    13650-­‐1.    

EXSY  Data  

The rapid-injection 1H NMR data points for the reaction of cyclohexenone with lithiumdimethylcuprate at –100 °C, where the curves for the predicted rates of appearance of π-complexes are calculated from the EXSY rate constants.

Reac@on  of  cyclohexenone  with  Me2CuLi.LiI  at  –100°C:  RI  vs.  EXSY

Bertz,  Carlin,  Deadwyler,  Murphy,  Ogle  and  Seagle      J.  Am.  Chem.  Soc.  (2002),  124(46),    13650-­‐1.    

Conclusions  

•  COSY,  TOCSY,  HMQC,  HSQC,  HMBC  (great  structure  determina@on  methods)  –  New  Ultra  fast  methods  can  be  used  to  gain  insight  into  mechanism  

•  EXSY,  NOESY,  HOESY,  equilibrium  constants,  aggrega@on  and  bond  distances  can  be  measured  

•  ROESY  can  dis@nguish  between  exchange  and  NOE